现代化学研究方法和技术共108页
现代化学研究方法和技术
发光物质
荧光光谱
成像应用 （鼠肠内壁）
5. 波的衍射 光在传播过程中遇到“障碍物”时传播方向发生改变的现象。这种“障碍物” 可以是粒子，光栅的尺寸或针孔 衍射条件；（1） 粒子，光栅的尺寸或针孔与入射光的波长
（2）光栅方程 ： d(sin sin0) = K 布拉格方程： 2d(sin) = n
任课教师
刘春元： 第一章 绪论 第二章 电子顺磁共振波谱法， 第三章 电子光谱， 吸收光谱 第四章 电子光谱， 发射光谱 第五章，9.3晶体结构解析 高庆生： 第五章 X-射线技术 第六章 多晶衍射
欧阳健民： 第七章 表面结构分析 第八章 显微分析技术 徐石海： 第九章 核磁共振波谱 第十章 红外吸收光谱 第十一章 有机质谱
衍射与散射的区别
衍射原理（Diffraction of light） 次级波的位相差相同，则衍射光增强；位相相反，则不发生衍射
Diffraction of X-ray over a single crystal
Diffraction spots
X-ray single crystal diffract meter
外光谱与拉曼光谱 IR
Raman
拉曼光谱（Raman spectroscopy) Raman scattering, inelastic scattering
电子激发态
普通拉曼
虚能级
振动能级
SA
S: 斯托克线 （Stoke）0 A: 反斯托克线（Anti-stoke) 0 +
共振拉曼
E1
S
A
弛豫： 由高能态回到低能态
振动弛豫
辐射弛豫-----发光
荧光 激发态分子从激发单重态的最低能级发射光量子回到基态 寿命短
现代化学研究方法
另外生物芯片在农业、食品监督、司法 鉴定、环境保护等方面都将作出重大贡 献。生物芯片技术的深入研究和广泛应 用，将对 21 世纪人类生活和健康产生 极其深远的影响。 总之，生物芯片是生命信息的集成，将 给生命科学的研究方式带来重大改变， 开辟了一个生命信息研究和应用的新纪 元。
从 DNA 双螺旋结构的提出开始，便开启了分 子生物学时代。分子生物学使生物大分子的研 究进入一个新的阶段，使遗传的研究深入到分 子层次，“生命之谜”被打开，人们清楚地了 解遗传信息的构成和传递的途径。在以后的近 50 年里，分子遗传学、分子免疫学、细胞生 物学等新学科如雨后春笋般出现，一个又一个 生命的奥秘从分子角度得到了更清晰的阐明， DNA 重组技术更是为利用生物工程手段的研究 和应用开辟了广阔的前景。在人类最终全面揭 开生命奥秘的进程中，化学已经并将更进一步 地为之提供理论指导和技术支持。
（3）转基因生物
转基因生物是指应用转基因技术，植入了新基因 的生物。 科学家已创造了许多种转基因动物。有些转基因 动物可以用来作为生产医药产品的“化工厂” ， 有些转基因动物可以为人类器官移植提供原料。 转基因植物的产业化进程则远远超过了转基因动 物。利用转基因技术可 培育出富含各种营养素，又具抗旱、抗虫和抗土 壤能力的农作物。
1953 年，沃森和克 里克以立体化学上的 最适构型建立了一个 与 DNA 的 X射线衍 射资料相符的分子模 型—DNA 双螺旋结 构模型（如图）。
二、生命化学进展
1.基因（Gene）工程 基因是染色体上 DNA 双螺旋链的具有遗传 效应的特定核苷酸序列的总称，是生物性 状遗传的基本功能单位。 基因调控着细胞的各种功能：生
• 生物芯片的概念来自计算机芯片，是在 20 世纪 90 年代中期发展起来的高科技产物。 由于生物芯片最初的目的是用于 DNA 序列 的测定，基因表达谱鉴定，所以生物芯片 又被称为 DNA 芯片或基因芯片。
化学反应体系的研究方法和技术
化学反应体系的研究方法和技术化学反应体系的研究方法和技术包括物理和化学方法，用于了解反应的机理、动力学和热力学性质。
下面将详细介绍一些常用的研究方法和技术。
1. 光谱学：光谱学是一种用于分析和研究化学反应物质的能量变化的方法。
常用的光谱学方法包括红外光谱、紫外-可见光谱、核磁共振光谱和质谱等。
通过测量反应体系中物质的吸收、发射或散射光的性质，可以了解其分子结构、化学键的形成和断裂等信息。
2. 热分析：热分析是一种用于研究反应体系中能量变化的方法，主要包括差示扫描量热法（DSC）和热重分析法（TGA）。
DSC可用于测量反应体系中的热效应，如热容、蓄热和焓变。
TGA则用于测量反应体系中物质的热分解、蒸发和氧化等失重现象。
3. 动力学方法：动力学方法用于测量反应体系中化学反应速率的变化过程。
常用的动力学方法包括测量反应物浓度随时间变化的方法，如连续流动法、平衡方法、闪光法和光谱法等。
通过分析反应速率的变化规律，可以了解反应的速率常数、反应级数和反应机理等信息。
4. 表面分析：表面分析方法用于研究反应体系中的表面化学反应和吸附现象。
常用的表面分析方法包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）等。
这些方法可用于观察和测量反应物质在固体表面的形貌、元素分布和化学状态等信息。
5. 模拟计算：模拟计算方法用于预测和模拟反应体系中化学反应的性质和行为。
常用的模拟计算方法包括分子动力学模拟、量子化学计算和密度泛函理论等。
通过计算机模拟和理论推导，可以预测反应物质间的相互作用、反应能垒和反应路径等信息。
总结起来，化学反应体系的研究方法和技术包括光谱学、热分析、动力学方法、表面分析和模拟计算等。
这些方法和技术能够帮助我们深入了解反应的机理、动力学和热力学性质，对于开发新的化学反应和优化现有反应过程具有重要的意义。
现代化学分析技术的研究与应用
现代化学分析技术的研究与应用随着科技的发展，现代化学分析技术在化学领域中变得越来越重要。
这些技术涉及许多不同的分析方法和过程，旨在帮助我们了解和研究化学反应、物质组成以及化学过程。
它们的应用在许多科学和工业领域中是至关重要的，因此对这些技术的研究和应用已经成为化学领域中的一个重点。
一、现代化学分析技术的主要类型现代化学分析技术涉及许多不同的分析方法和过程。
其中一些主要的技术类型包括：1.色谱技术：这种技术广泛应用于分析化合物中的有机化学品、药物和环境污染物。
它可以通过将化合物分离和测量其质量、浓度和结构得出化合物的详细信息。
2.光谱技术：通过对化学样品的可见光和紫外线光谱的分析，光谱技术可以快速、准确地测定化合物的组成和结构，例如红外光谱分析、核磁共振分析等。
3.电化学技术：通过将化合物或样品置于电场中进行分析研究，来了解化合物的特征和结构信息。
4.质谱技术：这种技术常用于定量和定性分析化学样品中的各种化学物质，可以测定化学样品中各种化学物质的分子质量、摩尔质量和分子结构等信息。
5.热分析技术：热分析技术包括热重分析、热差示扫描量热法等，可以对样品进行热特性的研究，这有助于了解样品的热稳定性和阻燃性等特性。
二、现代化学分析技术的应用现代化学分析技术在许多领域中被广泛地应用。
以下是一些主要的应用领域：1.医药领域：化学分析技术在医药领域中用于确定病人血液中的药物和药物代谢物的含量，以及分析药物和药物代谢产物中的各种化学成分。
2.环境保护：化学分析技术常用来检测环境污染物，以及确定这些污染物的来源和浓度。
这些数据可以用于开发改进环境保护措施。
3.食品安全：化学分析技术在食品安全检测中得到广泛应用，可以以非常高的精度测量食品中的营养成分和添加剂，以及检测潜在危险的化学污染物。
4.材料研究：化学分析技术在材料研究中被广泛使用，可以帮助确定材料的组成和结构，以及分析各种材料的输送和吸附性质。
5.生命科学：化学分析技术在生命科学领域中被广泛用于研究各种生物分子和生物化学反应。
化学领域中的研究方法和实验技术
化学领域中的研究方法和实验技术在化学领域中，研究方法和实验技术是相当重要的，这决定了化学研究的成果和实际应用效果。
本文将介绍一些常见的研究方法和实验技术。
一、物理化学方法1. 压力-体积-温度（PVT）测定在化学反应中，不同温度下观察到反应的执行速率可能会有所不同。
例如，如果我们想机械地合成一种材料，我们可以利用PVT（压力-体积-温度）测绘。
通过改变反应物的压力，体积和温度，我们可以了解该反应的体积是否会变化，因此可以更有效地确定反应的条件和工艺。
2. 热化学方法热化学是研究化学反应中热量的变化。
我们可以通过热化学方法评估从热到电的所有转换效率，并评估我们的反应或催化剂的效率。
在热化学中，我们可以通过测量热量变化来判断反应的合理性，对研究化学反应的热效应有重要的作用。
二、分离和纯化技术1.色谱法色谱分离是一种根据某些特定化学属性分离和纯化化合物的方法。
这个方法一般通过分离化合物的物理和化学性质进行。
它可以依物质如是否具有表面的亲水或疏水性来进行分离。
2. 活体细胞、细胞分离和培养细胞培养是一种在“人工环境”中培养分离、孵化细胞的技术。
它可以应用在许多方面的研究中，例如，药物开发，生物学研究等方面。
细胞培养可以直接或间接地促进特定药物的开发。
它也可以解决药物的毒性和安全性问题。
三、分析方法1. 质谱法质谱是一种测量分子质量、品质和结构的方法。
这个方法可用于分析结构复杂且无法分辨的某些复杂化合物。
质谱法可以用于分析多种样品，从生物体中的蛋白质和脂质到混合饮料，都可以使用质谱法分析，而且具有高度准确性和稳定性等优点。
2. 红外光谱法红外光谱法是一种分析化合物结构的方法。
它可以使用可见波段和红外波段的光波检测分子振动和转动的变化。
这种技术可用于分析各种化合物，从无机成分到生物分子，具有高灵敏度和可靠性等优点。
四、催化剂研究特殊的实验方法1. 等温进样滴定法等温进样滴定法是在催化剂表面为了评估反应机理和极限条件时使用的技术。
化学研究方法与技术
实验设计与数据分析
01、
实验设计的基本原则
明确实验目的 合理选择实验方法
严格控制实验条件
02、
常用的数据分析方法
统计分析 回归分析
方差分析
03、
数据可视化在化学研究中的应用
绘制图表 制作数据报告
展示实验结果
04、
仪器设备的选择与维护
不同仪器设 备的特点与 适用范围
仪器种类众多， 各有特点
仪器设备的 故障排除与 修复技巧
创新与前沿
纳米技术、绿色 化学等
各类实验技 术应用领域
化学工业、生物 医药领域等
未来发展方向展望
01 未来化学研究重点
新材料研发、污染治理等
02 重要技术挑战
能源转化效率提升、污染物清除
03 化学研究社会影响
推动科技进步、改善生活环境
感谢致辞
01、
感谢单位和人员
感谢XXX单位领导的支持
感谢XXX老师的指导
● 06
第六章 总结与展望
化学研究方法与技术总结
研究方法的重要性与必要性是化学研究的基础， 各类实验技术的应用领域与发展趋势不断拓展， 化学研究方法的创新与前沿是推动学科发展的关 键。
化学研究方法与技术总结
研究方法的 重要性
为科学研究提供 有效指导
实验技术发 展趋势
自动化、智能化 方向发展
凝胶热处理
04、
金纳米颗粒合成
溶剂热法 光化学合成
高分子合成与表 征
高分子合成方法包括 聚合反应、酯交换反 应等，高分子结构表 征技术有核磁共振、 质谱等。高分子材料 广泛应用于材料科学、 生物医学等领域，不 断拓展应用领域。
绿色合成技术
绿色合成概 念与原则
化学技术实验中的常用方法和技术研究进展
化学技术实验中的常用方法和技术研究进展引言：化学技术实验是现代化学研究的重要组成部分，在化学领域的实验中，有许多常用的方法和技术被广泛应用。
随着科学技术的不断发展，新的实验方法和技术也不断涌现，为化学研究带来了深远的影响。
本文将讨论化学技术实验中常用的方法以及相关的研究进展。
1. 操作技术在化学实验中，操作技术是重要的保障，能够有效地避免实验中出现的错误和危险。
常用的操作技术包括称量、计量、搅拌、加热等。
准确和精确的操作可以确保实验结果的可靠性和重复性。
2. 分析方法化学实验的一个重要目标是通过各种分析方法来确定样品的组成和性质。
常用的分析方法包括光谱分析、色谱分析、质谱分析等。
光谱分析可以通过测量样品在不同波长下的吸收、发射或散射光来确定其成分和结构。
色谱分析则是利用样品在固定相和移动相之间的相互作用来分离和测定组分。
质谱分析则是通过测量样品中的离子质量来确定其组成。
3. 实验装置实验装置是化学实验中不可或缺的工具，它们直接影响到实验的进行和结果的准确性。
常用的实验装置包括容量瓶、滴定管、比色皿等。
这些装置的设计和制造都需要考虑实验目的、操作方法和安全性。
4. 特殊实验技术在某些特殊的实验中，常用的方法和技术已经无法满足需求，需要开发出新的实验技术。
例如，在纳米材料合成中，常规的化学方法无法有效地控制粒径和形貌，需要采用高级的实验技术如模板法、微流控技术等。
这些新技术的发展极大地促进了纳米材料在光电、催化等领域的应用。
5. 研究进展近年来，化学技术实验在许多领域取得了重要的研究进展。
例如，有机合成中的新型反应方法如金属催化反应、自由基反应等，为药物合成和材料合成提供了新的途径。
此外，纳米材料在能源存储、传感器等领域的应用也取得了重要突破。
此外，实验技术的进步也推动了化学工程和生物化学等交叉领域的发展。
结论：化学技术实验中的常用方法和技术对于化学研究的发展起到了重要的推动作用。
通过不断改进和创新，研究人员能够更好地理解和利用化学原理，为各个领域的应用提供基础支持。
化学与分析技术的研究方法
操作方法：将样品点在薄层板上，然后用展开剂进行展开，使各组分在薄层板上分离。
简介：薄层色谱法是一种常用的分离和分析方法，用于分离和鉴定有机化合物。
原理：薄层色谱法的原理是利用不同物质在固定相和流动相之间的分配系数不同，从而实现分离。
优点：操作简便、分离效果好、灵敏度高、应用范围广。
质谱分析技术
质谱分析法：通过测量物质分子在电离过程中产生的离子质量和电荷比来确定物质分子结构和组成的方法
滴定分析法
定义：通过滴加标准溶液与待测溶液发生化学反应，根据消耗的滴定剂的浓度和体积计算待测组分的含量。
分类：酸碱滴定法、络合滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法等。
原理：利用化学反应的计量关系，即反应物之间的物质的量之比等于化学计量数之比，来确定待测组分的含量。
定义：利用仪器对物质进行定性和定量分析的方法
分类：电化学分析法、光谱分析法、色谱分析法等
应用：在化学、生物、医学等领域广泛应用
光谱分析技术
原子光谱法
定义：基于原子能级跃迁产生的光谱进行分析的方法
分类：原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光光谱法等
应用：在环境监测、食品药品安全等领域广泛应用
优势：高灵敏度、高精度、可进行元素定性定量分析
应用范围：广泛应用于生物、环境、食品、药物等领域
原理：基于不同物质在固定相和流动相之间的分配平衡实现分离
优点：高分离效能、高灵敏度、高选择性
发展趋势：微型化、自动化、智能化
离子色谱法
优点：高分辨率、高灵敏度、快速
原理：利用离子交换原理进行分离
适用范围：适用于阴、阳离子的分离
应用领域：环境监测、食品检测、药物分析等
分子光谱法
原理：不同物质分子具有不同的光谱特征，通过测量光谱特征可以确定物质的结构和组成。